CC BY
60
УДК 630*8
ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТА И РАЗМЕЩЕНИЯ В КРОНЕ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ НА ВЫХОД ЛИПИДОВ И ПИХТОВОГО МАСЛА ПИХТЫ ЛЕСОСИБИРСКОГО РЕГИОНА
© С. О. Медведев
Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия), e-mail: [email protected]
В статье обоснована необходимость изучения состава древесной зелени пихты сибирской, изучено влияние возраста и размещения в кроне древесной зелени на выход липидов и пихтового масла пихты Лесосибирского региона. Представлены уравнения зависимости выхода последних от рассматриваемых факторов.
Ключевые слова: пихта сибирская, эфирное масло, липиды, уравнения зависимости, лесосечные отходы.
Введение
Древесная зелень является ценным источником биологически активных и энергетических веществ, благодаря чему она находит применение в качестве сырья для получения многих товарных продуктов. Важнейшей задачей современной лесной промышленности является максимально полное потребление всех ресурсов древесной биомассы. В связи с этим актуальна задача по активизации исследований и практическому внедрению разработок с использованием древесной зелени. Пока же ее промышленная переработка осуществляется в весьма ограниченных масштабах и состоит преимущественно в пихтоварении, экстрагировании и выработке хвойной витаминной муки [1]. В Сибири единственным полупромышленным производством, перерабатывающим древесную зелень, является пихтоварение. Однако и оно из-за низкого спроса вынуждено функционировать на единственно вырабатываемую продукцию (эфирное масло). Хотя пихтовое масло служит сырьем во многих отраслях, в связи с экономической перестройкой его получение оказалось малорентабельно. Вместе с тем разработаны способы утилизации образующихся при этом отходов, существенно повышающих рентабельность предприятий. Флорентинная вода может успешно применяться при лечении людей и животных. При переработке кубового конденсата получается пихтовый экстракт, не уступающий по своим свойствам сосново-еловому лечебному препарату. Отработанная зелень может служить сырьем для приготовления хвойной муки и компостов. До настоящего времени получение из отходов пихтоварения продуктов выработки пихтового масла считается значимым (по удельному весу в стоимости продукции) для первоначальной оценки технологических решений. Одновременно следует учитывать, что выход и качество масла и другой продукции заметно зависит от местных условий. Однако для этого необходимо наладить выделение пихты из общего широкого потока.
Перспективы развития лесной промышленности в Красноярском крае связаны с деятельностью отдельных лесоперерабатывающих узлов, важнейшим из которых является Лесосибирский. Основное направление его деятельности - переработка круглых лесоматериалов, и в меньшей мере - производство плитных материалов. Вместе с тем более эффективным направлением развития данного комплекса [2] представляется создание биохимического (гидролизного) производства и сети малых лесохимических предприятий по переработке древесной зелени, в частности с использованием вырабатываемой на этом предприятии углекислоты.
С учетом высокого содержания липидов, и прежде всего эфирного масла, при переработке лесосечных отходов в регионе предпочтительнее переработка древесной зелени пихты. Вместе с тем для обосно-
ванного представления о ресурсных возможностях сырья Лесосибирского узла необходимо проведение дополнительных исследований по содержанию этих продуктов, поскольку их показатели (прежде всего выход при переработке древесной зелени) в пихтарниках разных районов Сибири существенно различаются [3]. Отсюда основной целью исследования является изучение содержания липидов и эфирного масла в древесной зелени пихты Лесосибирского региона, влияния на их вклад возраста деревьев и размещения побегов в кроне.
Экспериментальная часть
Объектами исследования служили дифференцированные по возрасту деревья пихты, произрастающие в Лесосибирском районе (среднеенисейской тайге). Отбор образцов осуществляли в сентябре - октябре на промышленных лесозаготовительных участках с 15 нормально развитых деревьев (по две веточки с нижней, средней и верхней частей кроны молодых, спелых и перестойных особей).
При подготовке древесной зелени к экстрагированию и отгонке эфирного масла определяли ее влажность, сырье измельчали и осредняли полученные значения. При экспериментировании проведено девять серий опытов (3 возрастные группы и 3 части кроны). Определение выхода липидов и эфирного масла для получения достоверных данных в каждой серии осуществлялось в двухкратной повторности.
При проведении исследований важно было оценить выход липидов из древесной зелени Лесосибирского региона как нового сырья для получения СО2-экстрактов, определить его максимальный вклад в эндогенно-возрастную динамику. Липиды экстрагировали в течение 3 ч петролейным эфиром в аппарате Со-кслета с закладкой 50 г сырья и 250 мл растворителя. Выход определяли гравитометрически по массе сухого остатка в заданном объеме экстракта. Пихтовое масло из измельченной древесной зелени выделяли в аппаратах Клевенджера с закладкой 200 г сырья в 500 мл воды. Выход масла определяли волюмометри-чески с учетом его растворения в кубовом остатке и пересчетом на абс. сухую массу.
Органолептические и физико-химические свойства лесосибирского пихтового масла анализировали стандартными методами [3, 4]. Внешний вид, цвет и запах оценивали органолептическим путем. Плотность находили пикнометрически, показатель преломления - рефрактометрически. Кислотность эфирного масла определяли титрованием, содержание борнилацетата - химическим и хроматографическим способами.
Результаты и обсуждение
Данные по влиянию возраста и расположения древесной зелени пихты в кроне представлены в таблице.
Максимальное содержание как липидов, так и эфирного масла отличается в древесной зелени скордняков (30-35 лет), их минимум - в охвоенных побегах перестоев (130-150 лет). При изучении эндогенного влияния на выход исследуемых продуктов найдено, что наиболее насыщена ими древесная зелень вершин деревьев. Влияние возрастной (х1) и эндогенной (х2) изменчивости на вклад липидов и пихтового масла пихты среднеенисейской тайги отражается соответствующими уравнениями и отражается графически на рисунках 1 и 2.
Полученное уравнение зависимости выхода липидов от возраста деревьев и расположения в кроне имеет вид:
у = 11,2758 + 0,0066 хі + 3,9892 х2 - 0,0002 хі • Хі - 0,928 хі • Хі - 0,0104 хі • х2, где х1 - возраст древостоя; х2 - расположение древесной зелени в кроне (от 0 до 1); у - выход липидов.
Содержание липидов и эфирного масла в древесной зелени пихты среднеенисейской тайги, %
Возраст, лет Липиды Эфирное масло
расположение древесной зелени в части кроны
нижней средней верхней нижней средней верхней
15-20 11,0±0,7 12,5±0,6 13,8±0,7 4,0±0,4 4,9±0,4 5,7±0,4
30-35 11,9±0,6 14,0±0,5 14,9±0,7 4,2±0,3 5,2±0,4 5,9±0,3
50-60 10,5±0,6 11,8±0,6 12,7±0,6 3,5±0,3 4,3±0,3 4,9±0,3
100-120 9,3±0,5 10,4±0,5 11,4±0,5 2,7±0,3 3,4±0,3 3,8±0,2
130-150 7,7±0,4 8,6±0,5 9,2±0,6 1,7±0,2 2,0±0,3 2,3±0,2
Рис. 1. Влияние возраста и яруса кроны на Рис. 2. Влияние возраста (х1) и яруса кроны (х2)
содержание липидов на содержание эфирного масла
Коэффициент корреляции Я = 0,93, доля вариации данных, учитываемая математической моделью, - 96%. Полученное уравнение зависимости выхода эфирного масла от возраста деревьев и расположения в кроне имеет вид:
у = 4,0629 + 0,0009 х1 + 2,2665 х2 - 0,0001 х1 • х1 - 0,368 х2 • х2 - 0,0085 х1 • х2,
где х1 - возраст дерева; х2 - расположение образца в кроне (от 0 до 1); у - выход эфирного масла.
Коэффициент корреляции Я=0,97, доля вариации данных, учитываемая математической моделью, - 99%. Полученные результаты свидетельствуют о значительной изменчивости выхода липидов и эфирных масел из древесной зелени пихты данного региона. Наиболее богаты ими охвоенные побеги средней и верхней частей деревьев 30-35-летнего возраста. Заметно беднее липидами и эфирным маслом древесная зелень нижней части кроны, прежде всего в перестойных деревьях. Сравнение полученных результатов с данными других исследователей [5, 6] показывает, что пихтарники Лесосибирского региона заметно превосходят по запасам этих биологически активных веществ древостои лесостепной зоны. Они в среднем на 15-20% выше их ресурсов на сравниваемой территории, что свидетельствует о перспективности развития производства по переработке пихтовой древесной зелени в данном промышленном комплексе.
Качественная характеристика полученных эфирных масел практически одинакова пихтовым маслам регионов [6, 7]. Проведенное сравнение позволяет говорить о целесообразности утилизации лесосечных отходов и необходимости организации лесохимических с получением ряда товарных продуктов.
Выводы
Результаты исследования свидетельствуют о целесообразности развития в Лесосибирском лесопромышленном комплексе малых лесохимических предприятий, ориентированных на переработку древесной зелени. Их реализации способствует планируемое размещение в этом регионе биохимического производства с получением углекислоты, необходимость внедрения в отрасли глубокой переработки древесных ресурсов и организации на лесной территории рабочих мест. Успешному решению последнего служит пих-товарение.
Список литературы
1. Ягодин В.И. Основы безотходной технологии древесной зелени // Проблемы химической переработки древесного сырья. СПб., 2000. С. 50-58.
2. Медведев С.О., Соболев С.В., Степень Р.А. Возможности рационального использования древесных отходов в Лесосибирском лесопромышленном комплексе. Красноярск, 2010. 85 с.
3. Степень Р.А. Биохимия терпеноидов. Хвойные эфирные масла: свойства, получение, основные методы исследования. Красноярск, 1994. 36 с.
4. Ушанова В.М., Лебедева О.И., Девятловская А.Н. Основы научных исследований: контроль качества и экстрагирование растительного сырья. Красноярск, 2003. Ч. 2. 168 с.
5. Степень Р.А., Невзоров В.Н., Невзорова Т.В. Организация производства пихтового масла. Красноярск, 2010. 104 с.
6. Рубчевская Л.А. Исследование химического состава шрота древесной зелени пихты сибирской // Фундаментальные исследования. 2007. №10. С. 8-11.
7. Нифантьева Г.Г., Девятловская А.Н., Миняйло В.А. Комплексная переработка лесных ресурсов Нижнего Приангарья и целесообразность строительства Енисейского ЦБК // Сырьевые ресурсы Нижнего Приангарья. Красноярск, 1998. С. 312.
Поступило в редакцию 2 июня 2011 г.
